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O Que Há de Mais Novo e Melhor no Controle de Biofilmes

A substituição de tratamentos de controle microbiológicos tradicionais por novos produtos químicos estabilizadores de cloro reduz significativamente a incrustação de biofilmes em sistemas de água industrial.

Por: Brad Sutherland | terça-feira, 3 de agosto de 2021 | Tempo de leitura: 6 minutos

Biocidas oxidantes tradicionais, como hipoclorito de sódio (alvejante) e cloro gasoso, são de uso comum em aplicações de sanitização de água a granel. Mas esses produtos químicos podem gerar desafios operacionais significativos. É possível evitar estes problemas e reduzir significativamente seus custos operacionais mudando para novos produtos químicos estabilizadores de cloro.

Os biocidas oxidantes tradicionais têm uma influência muito limitada sobre o biofilme. O biofilme se forma em superfícies úmidas, tubulações em sistemas de distribuição de água, torre de resfriamento e trocadores de calor. Ele se forma quando os microrganismos na água começam a aderir às superfícies e a se multiplicarem. Conforme o biofilme cresce, ele agrega nutrientes e resíduos na água, formando assim uma camada cada vez mais espessa que se torna cada vez mais difícil de ser controlada. Pode ser necessário usar produtos químicos de limpeza mecânica ou de penetração/dispersão para remover depósitos e biofilme.

Uma superfície de contato com a água que tenha lodo ou que pareça escorregadia indica claramente a presença de biofilme e que o programa microbiológico está fora de controle. Entretanto, o impacto do biofilme ocorre muito antes de se tornar visível e tátil via inspeção física. O biofilme atua como um excelente isolante, pois contém uma alta porcentagem de água retida com uma alta capacidade térmica. Em um trocador de calor, apenas 20 mícrons de biofilme (1000 mícrons = 0,04 polegadas) podem impedir a transferência de calor em até 7%.[1] Em uma torre de resfriamento, o biofilme reduz a capacidade da água de evaporar de forma efetiva, o que é o mecanismo, no final das contas, para a rejeição do calor do processo. O efeito líquido é uma incapacidade de resfriar de forma eficaz e eficiente o equipamento do processo, como bombas de vácuo, condensadores de superfície, condensadores de turbina ou outros trocadores de calor de utilitários.

Uma decisão típica resultante da falta de uma abordagem holística é a seleção do alvejante como o biocida preferencial. O alvejante é barato, age rapidamente e mata bactérias na água em circulação a granel, permitindo assim que os operadores da planta atinjam metas de contagem bacteriana de água a granel. Mas o alvejante acarreta três grandes problemas, e eles superam (e muito) o seu baixo custo.

O principal problema com o alvejante é que ele é eficaz apenas no extermínio de bactérias que estão distribuídas livremente na água de recirculação; ele não consegue controlar o biofilme, a menos que seja colocado em excesso, o que cria outros problemas em toda a planta. Uma vez que um biofilme se forma, o alvejante não consegue penetrar e dispersá-lo.[2]

Dois outros problemas com o alvejante: é altamente corrosivo e não é persistente. O alvejante é altamente corrosivo devido à sua forte e indiscriminada capacidade oxidante. Isso resulta em corrosão acelerada dos componentes metálicos dentro do sistema de refrigeração da planta, incluindo trocadores de calor e tubulações. O custo alto, incluindo a redução da vida útil esperada do equipamento e o aumento da manutenção, podem ser atribuídos ao uso incorreto do alvejante. Além disso, o hipoclorito de sódio oxida metais. A oxidação de metais pode ser benéfica se a clarificação ou filtração remover os metais oxidados. Os metais oxidados, se não forem removidos, podem se acumular nas superfícies de metal, resultando em células de aeração diferenciais que promovem a corrosão. Além disso, os metais oxidados podem contribuir para a corrosão microbiologicamente influenciada como nutrientes para micro-organismos. O ferro e o manganês são os principais metais envolvidos nesses mecanismos de corrosão.

O alvejante não é persistente em grandes sistemas de circulação. Pode ser necessário uma quantidade em excesso em algumas partes do sistema para manter um valor residual adequado em outras partes do sistema. Por ser um oxidante forte, o alvejante reage rapidamente com materiais orgânicos e metais no sistema, competindo assim com sua capacidade de matar bactérias. Isso leva a resíduos que são variáveis em toda a instalação.

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Figura 1 - Analisador OnGuard™ 3B.

Solução Exclusiva em Produtos Químicos

A Solenis desenvolveu um novo produto químico de estabilização de cloro que oferece melhorias excepcionais no controle do biofilme. Esta química patenteada é usada em combinação com hipoclorito de sódio para produzir uma solução de cloro ativo estabilizada no local. A solução resultante controla de forma efetiva as bactérias planctônicas e o biofilme em água influente, água de processo e sistemas de torres de resfriamento. A solução de cloro ativo estabilizada no local é segura, fácil de usar e não causa nenhum dos efeitos colaterais adversos associados ao uso de biocidas oxidantes fortes. E, em muitos casos, o uso de produtos químicos permitiu aos clientes reduzirem significativamente seus custos operacionais.

Solução Exclusiva em Equipamentos

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Figura 2 - O alvo do sensor do analisador OnGuard™ 3B mostra a contaminação do biofilme.

Em 2015, a Solenis desenvolveu um novo dispositivo de monitoramento de biofilmes que mede com precisão seu o crescimento. O dispositivo, que é comercializado como o analisador OnGuard™ 3B (Figura 1), imita as condições críticas do trocador de calor em tempo real, duplicando a tensão de cisalhamento sobre uma superfície, simulando ao mesmo tempo a temperatura local da superfície. O fator de incrustação do trocador pode ser medido continuamente e ter sua tendência estimada de mudanças integrada no programa de tratamento. Os resultados de desempenho podem comparar as condições de projeto e operação de qualquer trocador de calor que seja de interesse. Ao mesmo tempo em que simula a transferência de calor, é possível determinar a espessura da incrustação com uma precisão de +/- 5 mícrons (0,005 mm) usando o ultrassom. O dispositivo faz uma diferença entre depósitos biológicos, orgânicos e de incrustação. A Figura 2 mostra o alvo do sensor ultrassônico em um sistema extremamente contaminado. O uso eficaz desta ferramenta de monitoramento permite otimizar as aplicações químicas e melhorar os indicadores-chave de desempenho (KPIs). A prevenção de biofilmes pode ser obtida com um alto grau de precisão, através da análise de tendências e, em seguida, ajustando a alimentação de microbicidas. O resultado é a alimentação ideal, sem ser preciso exagerar para manter as metas dos KPIs.

Soluções Exclusivas de Serviços

Os representantes da Solenis têm capacidades de serviço exclusivas, ao mesmo tempo em que implementam essa nova e aprimorada química de estabilizadores de cloro. Nossa plataforma digital permite que o nosso representante de gerenciamento de contas, assim como os representantes de sua planta, tenham acesso remoto ou direto aos dados de desempenho do programa, durante 24 horas por dia, 7 dias por semana. Além disso, a plataforma digital permite que notificações sejam enviadas, conforme desejado, comunicando qualquer desvio da operação padrão e permitindo uma resposta rápida.

Programa ClearPoint℠

As soluções exclusivas destacadas acima são a base do programa de detecção e controle de biofilmes ClearPoint℠ da Solenis. Este novo programa é uma combinação de química avançada, equipamento patenteado e serviço especializado para fornecer uma proteção abrangente contra atividade microbiológica e biofilme em sistemas de água industrial.

A Figura 3 mostra a plataforma de distribuição da torre de resfriamento do cliente antes e seis semanas após o tratamento com o programa ClearPoint.

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Figura 3 - Plataforma de distribuição da torre de resfriamento, antes do tratamento e seis semanas após o tratamento com o programa ClearPoint℠.

Para saber mais sobre essas soluções, visite nossa página do programa ClearPoint.

Referências

  1. Knudsen, J.G. e Roy, B.V. (1982, 6 a 10 de setembro). Influência da incrustação na transferência de calor [Apresentação em conferência]. Conferência Internacional sobre Transferência de Calor 7, Munique, Alemanha.

  2. LeChevallier, M.W., Cawthon, C.D. and Lee, R.G. (1988). Factors promoting survival of bacteria in chlorinated water supplies. Applied and Environmental Microbiology, 54(3), 649–654.

Brad Sutherland

Gerente Sênior de Desenvolvimento de Negócios - Tecnologias de Água Industrial

Brad Sutherland trabalha na indústria de tratamento de água há 30 anos, atendendo a mercados industriais e municipais. Ele é bacharel em biologia e mestre em negócios.